(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像情報に応じた静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記像担持体に現像剤を供給する現像部へと現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤収容部内の現像剤を前記現像剤担持体へと供給する現像剤供給部材と、を備える現像装置と、を有する画像形成装置において、
前記現像剤担持体にバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、前記現像剤供給部材にバイアスを印加する第２のバイアス印加手段と、を有し、前記第２のバイアス印加手段から前記現像剤供給部材に印加するバイアスが、前記第１のバイアス印加手段から前記現像剤担持体に印加するバイアスとは独立して、前記現像装置の使用初期からの累積の使用量と相関する使用量情報に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記使用量情報は、前記現像装置の累積駆動時間の情報、前記現像剤収容部内の現像剤残量の情報、又は前記画像情報に応じた画像形成に伴い積算される累積画像情報であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記使用量情報が、予め定められた所定の値に達した場合に、前記現像剤担持体に印加するバイアスと前記現像剤供給部材に印加するバイアスとの差が大きくなるように、前記現像剤担持体に印加するバイアスとは独立して、前記現像剤供給部材に印加するバイアスが変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記使用量情報は、現像装置の累積駆動時間の情報、前記現像剤収容部内の現像剤残量の情報、及び前記画像情報に応じた画像形成に伴い積算される累積画像情報のうちの少なくとも２つの情報であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記少なくとも２つの情報のいずれもが、該２つの情報に対応してそれぞれ定められた所定の値に達した場合に、前記現像剤担持体に印加するバイアスと前記現像剤供給部材に印加するバイアスとの差が大きくなるように、前記現像剤担持体に印加するバイアスとは独立して、前記現像剤供給部材に印加するバイアスが変化することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記使用量情報が記憶される記憶媒体を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記現像装置は、当該画像形成装置の本体に対して着脱交換可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記使用量情報が記憶される記憶媒体を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
画像情報に応じた静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記像担持体に現像剤を供給する現像部へと現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤収容部内の現像剤を前記現像剤担持体へと供給する現像剤供給部材と、を備える現像装置と、前記現像剤担持体にバイアスＶｄｃを印加する第１のバイアス印加手段と、前記現像剤供給部材にバイアスＶｋを印加する第２のバイアス印加手段と、前記現像装置を用いて前記像担持体に形成された画像濃度検知用画像の画像濃度を前記像担持体上又は前記像担持体から現像剤像が転写される被転写体上で検知する画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、
前記画像濃度検知用画像は、前記像担持体上の露光部のバイアスＶｌと前記バイアスＶｄｃとのバイアス差Ｖｃｏｎｔを一定にしたまま前記バイアスＶｄｃと前記バイアスＶｋとのバイアス差Ｖｋｃｏｎｔを変化させて形成され、
画像形成時において、前記バイアスＶｋが、前記バイアスＶｄｃとは独立して、前記画像濃度検知手段によって検知された前記画像濃度の情報に応じて変化することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
前記画像濃度検知用画像は、前記現像装置の使用状況に応じて形成されて、前記画像濃度検知手段によってその画像濃度が検知されることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式或いは静電記録方式を利用して像担持体に形成した潜像を現像装置を用いて現像剤で現像することにより画像を形成する複写機、プリンタ、ファックス等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置では、露光装置によって像担持体上に形成された潜像（静電像）を、現像装置に収められた現像剤で現像し、該現像剤像を直接又は中間転写体等を介して記録材上に転写する。記録材に転写された現像剤像は、定着装置によって定着され、その後記録材は装置外に排出される。
【０００３】
上述のような電子写真方式に用いられる現像装置としては、各種構成が提案され、又実用化されている。例えば、代表的な現像装置としては、図２３に示すような一成分現像装置がある。
【０００４】
図２３に示す現像装置２０２は、露光装置で潜像が形成される潜像担持体としての像担持体２１０に隣接して設置される。現像装置２０２は、現像剤としての非磁性一成分現像剤、即ち、トナーを担持して搬送する現像剤担持体としての現像ローラー２１７と、現像ローラー２１７上の現像剤の厚さを均一にする現像ブレード２１８と、を有する。現像ローラー２１７は、像担持体２１０との対向部で像担持体２１０に接触して、像担持体２１０に現像剤を供給する現像部Ｇを形成する。又、現像装置２０２は、現像ローラー２１７に接触して現像ローラー２１７に現像剤を供給すると同時に、現像後の現像ローラー２１７上の現像剤を回収する、現像剤供給部材としての現像剤供給ローラー２１９を有する。又、現像装置２０２は、現像剤が格納されている現像剤格納部２２０と、現像剤格納部２２０の現像剤を攪拌、搬送する現像剤攪拌パドル２２１及び２２２と、を有する。
【０００５】
次に、画像形成に係る各々のバイアスについて説明する。像担持体２１０のバイアス（以下「Ｖｄ」という。）は、像担持体２１０が帯電されることで決定され、像担持体２１０上の露光部のバイアス（以下「Ｖｌ」という。）は、帯電された像担持体２１０が露光装置によって露光されることで決定される。又、現像ローラー２１７のバイアス（以下「Ｖｄｃ」という。）は、画像形成装置内に設けられた外部電源２２８から印加される直流バイアスで決定される。又、現像剤供給ローラー２１９のバイアス（以下「Ｖｋ」という。）は、画像形成装置のアースに接続されている。
【０００６】
次に、図２３に示す現像装置２０２における現像剤格納部２２０からの現像剤の流れについて説明する。現像剤格納部２２０に存在する現像剤は、現像剤攪拌パドル２２１及び２２２により、攪拌されながら現像剤供給ローラー２１９へと機械的に搬送される。次に、現像剤供給ローラー２１９上に担持されて搬送された現像剤は、ＶｄｃとＶｋのバイアス差（以下「Ｖｋｃｏｎｔ」という。）からの静電気力を受けて、現像ローラー２１７へ供給される。次に、現像ローラー２１７上に供給された現像剤は、現像ブレード２１８で一定の厚さに整えられた後、現像ローラー２１７に担持されて搬送され、像担持体２１０と接触する現像部Ｇで、ＶｌとＶｄｃのバイアス差（以下「Ｖｃｏｎｔ」という。）により像担持体２１０上に転移される。これにより、像担持体２１０上の潜像は現像される。その後、現像ローラー２１７上に残った現像剤（残トナー）は、現像剤供給ローラー２１９により機械的に現像ローラー２１７から剥がされて、現像剤格納部２２０へ戻される。同様の構成は、特許文献１に記載されている。
【０００７】
又、電子写真方式においては、記録材上の画像濃度が異なる箇所での現像剤の載り量を比較すると、濃度が濃くなるにつれて現像剤の載り量が多くなることが公知である。そこで、特許文献２では、画像情報に応じて現像剤供給ローラーに印加するバイアス（Ｖｋ相当）を変更することが提案されている。このような構成にすることで、所望の画像濃度の画像を出力するのに必要な量の現像剤が現像剤供給ローラーから現像ローラーに供給されるため、現像ローラー上に現像剤の過不足を生じさせない効果があるとされている。
【特許文献１】特開昭６１−４２６７２号公報
【特許文献２】特開平９−３０５０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、例えば、一成分現像装置では、耐久が進むにつれ現像剤に粒径５μｍ以下の微粒子の割合が多くなる傾向にある。この理由は、現像装置の耐久が進むと現像剤が現像装置内で攪拌されることで粉砕される結果、微粒子の現像剤量が増加するためであると考えられる。又、微粒子の現像剤は流動性が悪く凝集しやすい特徴を持っている。
【０００９】
一方、現像特性を安定させるためには、現像剤担持体上の現像剤量を一定にすることが好ましい。そこで、現像剤担持体上の現像剤量を現像装置の耐久初期と末期とで同一にするためには、耐久末期の現像剤の流動性悪化を鑑みると、耐久末期ではＶｋｃｏｎｔを大きくして現像剤を現像剤供給部材から現像剤担持体に搬送することが望ましい。
【００１０】
ところが、上記特許文献１では、現像剤供給部材にバイアスをかける構成を持っておらず、Ｖｋは変更できない。そこで、Ｖｋｃｏｎｔを現像装置の耐久に応じて変更させる場合、Ｖｄｃを変更させる必要がある。しかしながら、Ｖｄｃを変更した場合、Ｖｃｏｎｔも変更されてしまい、現像装置の耐久初期と末期とで現像特性が変化してしまう。
【００１１】
一方、上記特許文献２では、現像剤供給部材である現像剤供給ローラーに対しバイアスを印加する構成をもっている。しかしながら、特許文献２では、現像剤供給ローラーに印加するバイアスを印刷物毎の印字率に基づき変更する構成である。即ち、現像装置の耐久の進行に応じて現像剤供給ローラーに印加するバイアスを変更するものではないため、同一画像濃度でのＶｋｃｏｎｔは、耐久初期と末期とで同じである。従って、現像装置の耐久初期と末期とで現像担持体上の現像剤量が変化するため、耐久初期と末期とで現像特性が異なってしまう。
【００１２】
従って、本発明の目的は、現像装置の使用初期や末期などの使用状況等によらず画像を安定させることのできる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、画像情報に応じた静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記像担持体に現像剤を供給する現像部へと現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤収容部内の現像剤を前記現像剤担持体へと供給する現像剤供給部材と、を備える現像装置と、を有する画像形成装置において、前記現像剤担持体にバイアスを印加する第１のバイアス印加手段と、前記現像剤供給部材にバイアスを印加する第２のバイアス印加手段と、を有し、前記第２のバイアス印加手段から前記現像剤供給部材に印加するバイアスが、前記第１のバイアス印加手段から前記現像剤担持体に印加するバイアスとは独立して、前記現像装置の使用初期からの累積の使用量と相関する使用量情報に応じて変化することを特徴とする画像形成装置である。
【００１４】
本発明の他の態様によると、画像情報に応じた静電像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成された静電像を現像する現像装置であって、現像剤を収容する現像剤収容部と、前記像担持体に現像剤を供給する現像部へと現像剤を担持して搬送する現像剤担持体と、前記現像剤収容部内の現像剤を前記現像剤担持体へと供給する現像剤供給部材と、を備える現像装置と、前記現像剤担持体にバイアスＶｄｃを印加する第１のバイアス印加手段と、前記現像剤供給部材にバイアスＶｋを印加する第２のバイアス印加手段と、前記現像装置を用いて前記像担持体に形成された画像濃度検知用画像の画像濃度を前記像担持体上又は前記像担持体から現像剤像が転写される被転写体上で検知する画像濃度検知手段と、を有する画像形成装置において、前記画像濃度検知用画像は、前記像担持体上の露光部のバイアスＶｌと前記バイアスＶｄｃとのバイアス差Ｖｃｏｎｔを一定にしたまま前記バイアスＶｄｃと前記バイアスＶｋとのバイアス差Ｖｋｃｏｎｔを変化させて形成され、画像形成時において、前記バイアスＶｋが、前記バイアスＶｄｃとは独立して、前記画像濃度検知手段によって検知された前記画像濃度の情報に応じて変化することを特徴とする画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、現像装置の使用初期や末期などの使用状況等によらず画像を安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１７】
実施例１
［画像形成装置の全体構成及び動作］
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略断面構成を示す。先ず、本実施例の画像形成装置１００Ａの全体的な構成及び動作について説明する。本実施例の画像形成装置１００Ａは、電子写真方式を用いて、画像情報に応じて記録材、例えば、記録用紙、ＯＨＰシートなどに画像を形成して出力することのできるレーザービームプリンタである。又、本実施例では、現像剤としては非磁性一成分現像剤、即ち、トナーを用い、このトナーを像担持体の帯電極性と同極性である負極性に帯電させて反転現像を行う。
【００１８】
画像形成装置１００Ａは、画像情報に応じた静電像（潜像）が形成される像担持体１０を有する。又、画像形成装置１００Ａは、帯電した潜像担持体としての像担持体１０上に静電潜像を作成する露光手段としての露光装置１、現像剤を所定の負電荷に帯電させて像担持体１０上の静電潜像を現像剤で顕像化する現像装置２を有する。本実施例では、像担持体１０は、円筒型の電子写真感光体、即ち、感光ドラムである。尚、現像装置２、及び現像装置２の周辺の詳細な構成については後述する。
【００１９】
又、画像形成装置１００Ａは、画像形成前の記録材４０を格納している記録材カセット３、記録材カセット３から記録材４０を搬送するための記録材供給ローラー４を有する。又、画像形成装置１００Ａは、記録材４０の先端レジストレーション（位置合わせ精度）を整えて転写装置に搬送するためのレジストローラー５を有する。
【００２０】
又、画像形成装置１００Ａは、レジストローラー５から転写部を通り定着部まで記録材４０を搬送するための転写ベルト６、像担持体１０上に顕像化された現像剤像（トナー像）を記録材４０に静電的に転写するための転写手段としての転写ローラー７を有する。又、画像形成装置１００Ａは、転写ベルト６を駆動するために駆動モーター（図示せず）に接続された転写ベルト駆動ローラー８を有する。転写ベルト６、駆動ローラー８、転写ローラー７等によって転写装置が構成される。
【００２１】
又、画像形成装置１００Ａは、記録材４０への現像剤像の転写後に像担持体１０の表面上に残った現像剤（残留トナー）を回収するためのクリーニング手段としてのクリーニングユニット９を有する。
【００２２】
又、画像形成装置１００Ａは、記録材４０上に転写された現像剤像を記録材４０に定着させるために、現像剤に熱を加える熱ローラー１１、定着時に記録材４０を熱ローラー１１に加圧する加圧ローラー１２を有する。熱ローラー１１は、その中に内包されたハロゲンヒーター（図示せず）により加熱される。
【００２３】
又、画像形成装置１００Ａは、電源（図示せず）に接続されており、現像前の像担持体１０上を一様に帯電する一次帯電手段としての一次帯電器１３、転写ベルト６上に残った現像剤（残留トナー）を回収するための転写ベルトクリーニングユニット１４を有する。又、画像形成装置１００Ａは、定着後の記録材４０を搬送するための記録材排出ローラー１５、画像形成終了後の記録材４０を格納するための記録材排出トレイ１６を有する。
【００２４】
画像形成装置１００Ａにおける各ユニットの駆動、バイアスの印加、及び画像形成プロセス等の各種動作は、画像形成装置１００Ａの本体内に設けられた制御手段としてのコントローラー２７によって制御される。
【００２５】
次に、使用者が画像出力指令を行った場合の記録材４０への画像出力プロセスについて説明する。
【００２６】
先ず、記録材４０は、記録材カセット３からレジストローラー５まで搬送される。一方、一次帯電器１３により一様に帯電された像担持体上１０上に、露光装置１により潜像が形成され、この潜像が現像装置２により顕像化されることで、像担持体１０上に出力画像の現像剤像が形成される。
【００２７】
その後、記録材４０と像担持体１０上に顕像化された現像剤像とが転写位置（転写ローラー７と像担持体１０と転写ベルト６との重なる箇所）Ｎでタイミングが合うよう調整されて、記録材４０がレジストローラー５から転写ベルト６で搬送される。そして、転写位置Ｎで現像剤像が像担持体１０から記録材４０上に転写される。その後、記録材４０は、搬送ガイド４１によって導かれて、熱ローラー１１及び加圧ローラー１２による挟持部まで搬送される。熱ローラー１１及び加圧ローラー１２によって記録材４０が挟持搬送されることにより、記録材４０上の未定着の現像剤像は、熱及び圧力を加えられて記録材４０上に定着される。そして、記録材４０は、最終的には記録材排出ローラー１５により記録材排出トレイ１６に出力される。
【００２８】
［現像装置及びその周辺の構成］
次に、現像装置２及びその周辺の構成について更に詳しく説明する。
【００２９】
現像装置２内において、現像剤は現像剤格納部（現像剤収容部）２０に格納されており、現像剤格納部２０には、現像剤を攪拌、搬送させるための攪拌搬送部材としての現像剤攪拌パドル２１及び２２が設けられている。現像剤攪拌パドル２１及び２２で攪拌された現像剤は、現像剤供給部材としての現像剤供給ローラー１９まで搬送される。その後、現像剤は、現像剤担持体としての現像ローラー１７へと静電的付着力により供給される。現像ローラー１７上の現像剤は、現像剤規制部材としての現像ブレード１８により均一なコート量に調整される。現像ローラー１７上にコートされた現像剤は、現像ローラー１７によって担持搬送されて、現像ローラー１７と像担持体１０との接触箇所（現像部）Ｇに搬送される。そして、現像部Ｇにおいて、像担持体１０上の潜像が現像剤により顕像化される。このように、本実施例では、像担持体１０上の潜像は、接触現像される。一方、現像後に現像ローラー１７上に残った現像剤（残トナー）は、現像剤供給ローラー１９で現像ローラー１７から物理的に剥ぎ取られ、再度現像剤格納部２０へ戻される。
【００３０】
尚、現像装置２の各駆動部材（現像ローラー１７、現像剤供給ローラー１９、現像剤攪拌パドル２１及び２２）はギアで接続されており、そのギアに接続された駆動手段としての現像モーター２５によって駆動される。
【００３１】
現像モーター２５は、駆動時間、駆動回転数を計測できるエンコーダーを具備している。又、画像形成装置１００Ａは、コントローラー２７に電気的に接続された記憶媒体としての書き込み、読み出し可能なメモリ２６を有する。そして、本実施例では、エンコーダーからの出力値を、コントローラー２７を介して、メモリ２６に既に記憶されている現像ローラー１７、即ち、現像装置２の累積駆動時間に随時追加して記憶させるようになっている。このように、本実施例では、コントローラー２７は、現像ローラー１７、即ち、現像装置２の累積駆動時間を算出することが可能である。
【００３２】
又、現像装置２に設けられた現像ローラー１７及び現像剤供給ローラー１９はそれぞれ、独立したバイアス印加手段としての第１の直流電源４２、第２の直流電源４３に電気的に接続されている。
【００３３】
尚、現像ローラー１７と第１の直流電源４２との間には、第１の変圧器２３が接続されている。この第１の変圧器２３は、画像形成装置１００Ａに設けられたコントローラー２７により制御される。これにより、現像ローラー１７に印加するバイアス（現像バイアス）Ｖｄｃを任意に決定することが可能である。
【００３４】
一方、現像剤供給ローラー１９と第２の直流電源４３との間にも同様に、上記第１の変圧器２３とは異なる第２の変圧器２４が接続されている。この第２の変圧器２４も同様に、コントローラー２７により制御される。これにより、現像剤供給ローラー１９に印加するバイアス（現像剤供給バイアス）Ｖｋを任意に決定することが可能である。
【００３５】
従って、本実施例の画像形成装置１００Ａは、Ｖｄｃ及びＶｋを任意にコントロールできるため、Ｖｋｃｏｎｔも任意にコントロールできる。
【００３６】
典型的には、現像剤供給ローラー１９に、Ｖｄｃに対して同極性側に大きい値のＶｋが印加されることで、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との間に、現像剤を現像剤供給ローラー１９から現像ローラー１７に向けて移動させる方向の電界が形成される。
【００３７】
本実施例では、先ず、現像装置２の新品時の各々のバイアスとして、Ｖｄｃ＝−３００［Ｖ］、Ｖｋ＝−４００［Ｖ］、即ち、Ｖｋｃｏｎｔ＝１００［Ｖ］として、Ｖｋｃｏｎｔが固定となる条件で、印字率５［％］のサンプルの通紙耐久試験を行った。図２は、その時の現像ローラー１７の累積駆動時間と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関を示す。
【００３８】
特に、累積駆動時間が８時間以上になってから、現像ローラー１７上の現像剤載り量が減少していることが分かる。そこで、累積駆動時間が９時間経過し、現像ローラー１７上の現像剤載り量が減少した状態で全黒画像を出力し、マクベス社製の反射濃度計を用いて反射濃度を測定したところ、新品時に比べ反射濃度が０．４程度減少していた。
【００３９】
そこで、同じ構成を持つ新品の別の現像装置２を用意し、累積駆動時間が８時間になった時点から、Ｖｋｃｏｎｔ＝１５０［Ｖ］とした。これにより、現像ローラー１７の累積駆動時間と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関は、図３に示す結果となった。即ち、現像ローラー１７上の現像剤載り量が０．３７ｍｇ／ｃｍ2以下になることはなく、反射濃度の減少も０．２までに抑制できた。
【００４０】
即ち、前述のように、特に一成分現像方式では、現像装置２の耐久後半になると、現像装置２内に粒径の小さな微粒子の現像剤の割合が増加し、現像装置２内の現像剤の凝集度が上昇して流動性が悪化し易い。その結果、現像装置２の耐久後半では現像ローラー１７へ供給される現像剤の量が減少する傾向にある。本発明の目的の一つは、現像装置２の耐久後半における現像ローラー１７上の現像剤量の減少を防止し、現像装置２の耐久状況によらず現像ローラー１７上の現像剤量を略一定にすることで安定した画質を提供することである。そこで、本実施例では、現像装置２の耐久推移に応じて、現像剤供給ローラー１９に印加するバイアスを、現像ローラー１７に印加するバイアスによらず任意に設定できる構成にする。これにより、現像ローラー１７上の現像剤量を常に略一定に制御し、安定した画質を提供することが可能となる。
【００４１】
以上の結果を踏まえた本実施例の制御フローを図４に示す。以下、各ステップについて説明する。
【００４２】
先ず、コントローラー２７は、画像形成装置１００Ａが画像形成要求を受けたか否かを判別する（Ｓ１０１）。次に、コントローラー２７は、現像ローラー１７の累積駆動時間が格納されたメモリ２６から該累積駆動時間を読み出し、該累積駆動時間が８時間以上であるか否かを判別する（Ｓ１０２）。次に、コントローラー２７は、該累積駆動時間が８時間以上である場合、Ｖｋｃｏｎｔが１５０［Ｖ］となるように、第２の変圧器２４を設定する（Ｓ１０３）。次に、コントローラー２７は、所望のＶｋｃｏｎｔに設定できたところで画像形成を開始させる（Ｓ１０４）。コントローラー２７は、Ｓ１０４の画像形成に要した現像ローラー１７の駆動時間をカウントし、Ｓ１０２において読み出した累積駆動時間に今回の画像形成に要した駆動時間分を付加して、メモリ２６に書き込む（Ｓ１０５）。次に、コントローラー２７は、画像形成が終了した否かを判別する（Ｓ１０６）。又、コントローラー２７は、Ｓ１０２の判断において現像ローラー１７の累積駆動時間が８時間未満の場合には、Ｖｋｃｏｎｔが１００［Ｖ］となるように第２の変圧器２４を設定する（Ｓ１０７）。
【００４３】
以上の流れに沿って制御を行うことで、現像装置２の耐久が進んだ場合でも画像濃度の低下を０．２以内に抑制することが可能となった。
【００４４】
尚、本実施例では現像ローラー１７の累積駆動時間が８時間経過した後に現像ローラー１７上の現像剤載り量の低下が見られたため、Ｖｋｃｏｎｔの調整を行った。しかし、用いる現像装置２の特性に応じてＶｋｃｏｎｔの調整タイミングを変更することができる。又、バイアス値を複数多段階に調整しても構わない。
【００４５】
このように、本実施例の現像装置２は、現像剤が格納された現像剤格納部２０と、現像剤を担持搬送し、像担持体１０に接触して現像を行う現像ローラー１７と、現像剤格納部２０から現像ローラー１７まで現像剤を搬送する現像剤供給ローラー１９と、を有する。そして、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９とは各々独立した直流バイアスが印加され、少なくとも現像剤供給ローラー１９に印加するバイアスの値が現像装置２の耐久状況に応じて変化する。本実施例では、画像形成装置１００Ａは、現像装置２の耐久状況を示す情報として、現像ローラー１７、即ち、現像装置２の累積駆動時間を把握できる制御装置を有する。そして、該累積駆動時間に応じて、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との各々に独立に印加される直流バイアスの値が変化する。
【００４６】
即ち、本実施例によれば、現像剤供給ローラー１９への印加バイアスＶｋと現像ローラー１７への印加バイアスＶｄｃとを各々独立に可変制御する。これにより、Ｖｄｃとは独立して、現像剤供給ローラー１９と現像ローラー１７との間のバイアス差Ｖｋｃｏｎｔを変化させることができる。従って、現像装置２の耐久末期に現像剤の流動性が悪化した場合でも、Ｖｃｏｎｔへ影響を及ぼすことなく、Ｖｋｃｏｎｔを大きくすることで、現像ローラー１７上の現像剤量を略同一にできる。これにより、現像装置２の耐久状況に拘わらず安定した現像特性を維持することが可能となる。
【００４７】
特に、本実施例によれば、現像装置２の耐久状況を示す情報として、現像ローラー１７、即ち、現像装置２の累積駆動時間を用い、該累積駆動時間に応じてＶｋｃｏｎｔを変更する。これにより、現像装置２の耐久が進み、現像剤が粉砕されて微粒子の割合が増加し現像剤の流動性が悪化した場合でも、Ｖｃｏｎｔへ影響を及ぼすことなく、耐久初期と略同量の現像剤を現像剤供給ローラー１９から現像ローラー１７に供給することが可能となる。
【００４８】
以上、本実施例によれば、現像装置２の耐久初期や末期などの耐久状況等により現像剤の流動性が変化した場合でも、略同一の現像特性を保ったままＶｋｃｏｎｔを変化させ、現像ローラー１７上の現像剤量を略同一にすることができる。これにより、現像装置２の耐久状況等によらず出力画像を安定させることができる。
【００４９】
実施例２
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。図５は本実施例の画像形成装置１００Ｂの概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１００Ｂの基本的な構成及び動作は実施例１の画像形成装置１００Ａと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００Ａのものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５０】
本実施例では、現像装置２の周囲の所定部に、光を出射する発光素子を有する発光部２８と、その光（検知光）を受光する受光素子を有する受光部３１とが配設されている。又、現像装置２の上記検知光の光路上には、透光性の窓である残検窓２９及び３０が設けられている。これにより、図中の破線で示す通り、発光部２８から現像装置２内を介して受光部３１への光検知回路が構成される。これら発光部２８、受光部３１、残検窓２９及び３０などにより、現像剤残量検知手段４４が構成される。
【００５１】
現像剤攪拌パドル２２の先端部には、残検窓２９及び３０を清掃するための、弾性部材であるマイラー（ポリエチレングリコールテレフタレートフィルムの商品名）で作製された清掃部材３２が取り付けられている。これにより、現像剤攪拌パドル２２の回転に同期して残検窓２９及び３０の容器内面側を拭き取り、その時に検知される検知光の変化で現像剤格納部２０内の現像剤残量を検知することができる。
【００５２】
但し、現像剤残量が多い場合には、清掃部材３２が残検窓２９及び３０を清掃しても直ぐに現像剤で覆われるので、光は透過しない。一方、現像剤格納部２０内の現像剤が少なくなるに従って、受光部３１で検知光が検出できるようになる。そのため、図６に示すように、現像装置２内の現像剤残量を、検知光の検出時間の長さにより、出力パルスの幅Ｔとして検出することができる。図６に示す通り、この出力パルスの幅Ｔは、現像剤攪拌パドル２２の周期ｔで検出されることになり、現像剤残量が少なくなるほど大きくなる特性を持っている。
【００５３】
そこで、現像剤残量検知手段４４の出力パルスの幅Ｔと現像剤格納部２０内の現像剤残量との相関特性を計測したところ、図７に示すようなものであった。コントローラー２７は、現像剤残量検知手段４４の出力パルスの幅Ｔから現像装置２内の現像剤残量を算出し、この現像剤残量に係る情報をメモリ２６に随時更新して記憶させるようになっている。
【００５４】
次に、実施例１と同様に、先ず、現像装置２の新品時の各々のバイアスとして、Ｖｄｃ＝−３００［Ｖ］、Ｖｋ＝−４００［Ｖ］、即ち、Ｖｋｃｏｎｔ＝１００［Ｖ］として、Ｖｋｃｏｎｔが固定となる条件で、印字率５［％］のサンプルで通紙耐久試験を行った。図８は、その時の現像剤残量検知手段４４の出力パルス幅Ｔから計算された現像装置２内の現像剤残量と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関を示す。
【００５５】
特に、現像剤残量４０％以下では、現像ローラー１７上の現像剤載り量が減少していることが分かる。又、現像剤残量４０％より更に現像装置２の耐久の進んだ現像剤残量３０％の時点で、全黒画像を出力し、マクベス社製の反射濃度計を用いて反射濃度を測定したところ、新品時に比べ反射濃度が０．６程度減少していた。
【００５６】
そこで、同じ構成を持つ新品の現像装置２を用意し、現像剤残量４０％となった時点から、Ｖｋｃｏｎｔ＝１５０［Ｖ］とした。これにより、現像剤残量検知手段４４の出力パルスの幅Ｔから計算された現像剤残量と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関は、図９に示す結果となった。即ち、現像ローラー１７上の現像剤載り量が０．３７以下になることはなく、反射濃度の減少も０．２までに抑制できた。
【００５７】
以上の結果を踏まえた本実施例の制御フローを図１０に示す。以下、各ステップについて説明する。
【００５８】
先ず、コントローラー２７は、画像形成装置１００Ｂが画像形成要求を受けたか否かを判別する（Ｓ２０１）。次に、コントローラー２７は、現像剤残量検知手段４４の出力パルスを検知し、該出力パルスの幅Ｔから現像装置２内の現像剤残量を算出し、現像剤残量が４０％未満であるか否かを判別する（Ｓ２０２）。次に、コントローラー２７は、現像剤残量が４０％未満である場合、Ｖｋｃｏｎｔが１５０［Ｖ］となるように、第２の変圧器２４を設定する（Ｓ２０３）。次に、コントローラー２７は、所望のＶｋｃｏｎｔに設定できたところで画像形成を開始させる（Ｓ２０４）。コントローラー２７は、Ｓ２０４の画像形成中の現像剤残量検知手段４４の出力パルスの幅Ｔから現像装置２内の現像剤残量を計測し、メモリ２６へ書き込む（Ｓ２０５）。次に、コントローラー２７は、画像形成が終了したか否かを判別する（Ｓ２０６）。又、コントローラー２７は、Ｓ２０２の判断において現像剤残量が４０％以上の場合には、Ｖｋｃｏｎｔが１００［Ｖ］となるように第２の変圧器２４を設定する（Ｓ２０７）。
【００５９】
以上の流れに沿って制御を行うことで、現像装置２の耐久が進んだ場合でも画像濃度の低下を０．２以内に抑制することが可能となった。
【００６０】
尚、本実施例では現像剤残量４０％で現像ローラー１７上の現像剤載り量の低下が見られたため、Ｖｋｃｏｎｔの調整を行った。しかし、用いる現像装置２の特性に応じてＶｋｃｏｎｔの調整タイミングを変更することができる。又、バイアス値を複数多段階に調整しても構わない。
【００６１】
このように、本実施例では、画像形成装置１００Ｂは、現像装置２の耐久状況を示す情報として、現像剤格納部２０内の現像剤残量を検知することが可能である。そして、該現像剤残量の検知結果に応じて、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との各々に独立に印加される直流バイアス値を変化させる。
【００６２】
即ち、本実施例によれば、現像装置２の耐久状況を示す情報として、現像装置２内の現像剤残量を用い、該現像剤残量に応じてＶｋｃｏｎｔを変更する。つまり、現像剤が現像装置２の攪拌過程で受ける負荷は現像剤量が少ないほど大きくなるため、現像装置２内の微粒子は現像剤残量が少ない場合に増加し、現像剤残量への依存性が大きい。そこで、本実施例では、実施例１の構成に対して、より現像剤の微粒子の割合の増加を把握し易い現像剤残量を現像装置２の耐久パラメーターとする。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができると共に、実際の現像装置２において現像剤の微粒子が増加して現像剤の流動性が悪化する状況により即した制御が可能となる。
【００６３】
実施例３
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。図１１は本実施例の画像形成装置１００Ｃの概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１００Ｃの基本的な構成及び動作は実施例１の画像形成装置１００Ａと同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００Ａのものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００６４】
本実施例では、図１２に示す通り、現像装置２は、画像形成装置１００Ｃに設けられた側板パネル３９を開放させることにより、画像形成装置１００Ｃの本体から着脱可能である。そして、現像装置２には、記憶媒体としての書き込み、読み出し可能な現像装置側メモリ３４が設けられている。
【００６５】
本実施例では、現像装置側メモリ３４は、電磁結合方式を利用した不揮発性の読み書き可能な非接触メモリとされ、現像装置２の側面に設けられている。この現像装置側メモリ３４は、画像形成装置１００Ｃの本体に設けられたアンテナ３７を介して、コントローラー２７とデーターの送受信可能である。アンテナ３７は、現像装置２が画像形成装置１００Ｃに装着された状態で、現像装置側メモリ３４に対向配置される。コントローラー２７は、現像装置側メモリ３４に対して情報の読み書きを行うことが可能である。
【００６６】
尚、現像装置側メモリ３４としては、非接触メモリに限らず、例えば電気的コネクターを介してコントローラー２７との間でデーターの送受信を行う接触式のメモリを用いても構わない。
【００６７】
現像装置側メモリ３４には、個体識別に関する情報が予め記憶されており、仮に現像装置２が画像形成装置１００Ｃから取り外されて再装着されても、コントローラー２７は、その現像装置２が同一なものであるかどうか識別することが可能である。
【００６８】
次に、累積画像情報から現像剤の累積使用量を求める方法として、ピクセルカウント方式を利用した現像剤格納部２０内の現像剤残量の検出方法について説明する。
【００６９】
図１１に示すように、画像形成装置１００Ｃ内には、画像形成装置１００Ｃを制御する制御部としてのコントローラー２７が設けられており、このコントローラー２７には画像形成装置１００Ｃの制御用の基準データーが格納されるＲＯＭが設けられている。更に、画像形成装置１００Ｃ内には、画像データーを信号処理する信号処理回路３５、後述の画素信号の内のレーザーＯＮ信号数（総発光数Ｌ）等を加算する加算回路３６、及びその加算結果をコントローラー２７を介して格納するメモリ２６が設けられている。
【００７０】
即ち、画像データーは、ホストコンピュータ３２から、画像形成装置１００Ｃに付属するコネクター３３及びコントローラー２７を介して、信号処理回路３５に入力される。この画像データーは、信号処理回路３５によりビットマップデーターに展開される。又、信号処理回路３５は、このビットマップデーターに基づいて、レーザーＯＮ／ＯＦＦ信号を生成する。そして、このレーザーＯＮ／ＯＦＦ信号に基づき、露光装置１からレーザー光が像担持体１０へと照射され、像担持体１０上に潜像が形成される。このレーザーＯＮ／ＯＦＦ信号は、画像のドットに対応するので、これを以下「画素信号」と呼ぶ。
【００７１】
加算回路３６は、レーザーの今までの発光数の加算結果が格納されているメモリ２６から今までの発光数を呼び出し、新たに発光された発光数を加算することで発光数を算出していく。
【００７２】
メモリ２６には、総発光数Ｌのほかにも、次のような情報を記憶させることもできる。即ち、現像バイアスを印加した時間をカウントする印加時間、所定枚数の画像形成に関して現像バイアスを印加した時間をカウントする単位印加時間、及び単位印加時間中に発光された発光数をカウントする単位発光数等である。
【００７３】
更に説明すると、本実施例では反転現像系を用いているため、画素信号のうちレーザーＯＮ信号の部分に相当する画素について現像剤が消費される。従って、信号処理回路３５によりビットマップデーターに基づいて処理された画素信号の内、ＯＮ信号を加算することで、累積の画像情報、即ち、記録材４０上に作成された画像の総画素数を求めることができ、現像剤の消費状態を把握することができる。
【００７４】
本実施例では、信号処理回路３５にて分解されたビットマップデーターに基づいて処理された画素信号の内、レーザーＯＮ信号の画素（ドット）数を抽出する。又、既に発光された画素数をメモリ２６から読み出し、上記抽出結果とメモリ２６に保存されていた画素数とを加算回路３６で加算していく。
【００７５】
加算された結果は、コントローラー２７を介してメモリ２６に格納される。これを繰り返すことにより、画素信号の内、これまでのレーザーの発光数（総発光数Ｌ）を把握することができる。そして、これまでの総発光数Ｌに対して１画素の現像剤消費量をかけることで、これまでの現像剤消費量を知ることが可能である。
【００７６】
尚、本実施例では、少なくとも総発光数Ｌに係る情報は、随時現像装置側メモリ３４にも格納されるようになっている。
【００７７】
本実施例の画像形成装置１００Ｃは、非磁性一成分現像剤、即ち、トナーを利用して、６００ｄｐｉで画像を形成することができ、１画素あたりの現像剤消費量を１．２×１０-8［ｇ／ｄｏｔ］とした。従って、８．３×１０7［ｄｏｔ］の画像形成なされた場合において、約１［ｇ］の現像剤が消費されることになる。
【００７８】
以上のように、レーザーの発光数に対して現像剤の消費量が決定されることを利用する。そして、総発光数Ｌに対する現像剤消費量、又は総発光数Ｌに対する現像剤残量（＝新品時の現像剤充填量−現像剤消費量）の関係を予めコントローラー２７のＲＯＭ内に記憶させておくことができる。コントローラー２７は、総発光数Ｌから、現像剤消費量又は現像剤残量を検出することができる。これにより、実施例２と同様の制御を実施することができる。
【００７９】
以上の結果を踏まえた本実施例の制御フローを図１３に示す。以下、各ステップについて説明する。
【００８０】
先ず、コントローラー２７は、画像形成装置１００Ｃが画像形成要求を受けたか否かを判別する（Ｓ３０１）。次に、コントローラー２７は、加算回路３６で加算されてメモリ２６（又は現像装置側メモリ３４）内に記憶されている総発光数Ｌを読み出し、該総発光数が現像剤使用量６０％に相当するＴＬ以上であるか否かを判別する（Ｓ３０２）。次に、コントローラー２７は、総発光数ＬがＴＬ以上である場合、Ｖｋｃｏｎｔが１５０［Ｖ］となるように、第２の変圧器２４を設定する（Ｓ３０３）。次に、コントローラー２７は、所望のＶｋｃｏｎｔに設定できたところで画像形成を開始させる（Ｓ３０４）。コントローラー２７は、Ｓ３０４の画像形成中のレーザーの発光数を計測し、加算回路３６を用いて、Ｓ３０２で読み出した総発光数Ｌに今回計測した発光数を付加して、メモリ２６（及び現像装置側メモリ３４）へ書き込む（Ｓ３０５）。次に、コントローラー２７は、画像形成が終了したか否かを判別する（Ｓ３０６）。又、コントローラー２７は、Ｓ３０２の判断において総発光数Ｌが現像剤使用量６０％に相当するＴＬ未満の場合には、Ｖｋｃｏｎｔが１００［Ｖ］となるように第２の変圧器２４を設定する（Ｓ３０７）。
【００８１】
以上の流れに沿って制御を行うことで、現像装置２の耐久が進んだ場合でも画像濃度の低下を０．２以内に抑制することが可能となった。更に、本実施例では、実施例２と比べて、現像装置２の周辺に発光素子及び光検出回路等を持たない簡便な構成で、現像装置２の耐久状況を把握できる。又、本実施例では、現像装置２を画像形成装置１００Ｃから着脱しても現像装置固有の耐久状況を把握できる。
【００８２】
尚、本実施例では現像剤残量４０％で現像ローラー１７上の現像剤載り量の低下が見られたため、Ｖｋｃｏｎｔの調整を行った。しかし、用いる現像装置２の特性に応じてＶｋｃｏｎｔの調整タイミングを変更することができる。又、バイアス値を複数多段階に調整しても構わない。
【００８３】
又、本実施例で用いた現像装置側メモリ３４を前述の実施例１又は２において用いて、各実施例での現像装置２の耐久状況を示す情報を記憶させておくこともできる。これにより、本実施例と同様に、現像装置２を着脱させても、現像装置２自体に固有の耐久状況を保存できる機能を持たせることができる。
【００８４】
このように、本実施例では、画像形成装置１００Ｃは、現像装置２の耐久状況を示す情報として、出力画像の画像情報と、該画像情報に基づいて求められる累積の現像剤使用量とを把握できる制御装置を有する。そして、現像装置２の新品時からの現像剤使用量に応じて、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との各々に独立に印加される直流バイアス値を変化させる。
【００８５】
又、本実施例では、現像装置２には、現像装置２自身の耐久状況を示す情報が書き込める現像装置側メモリ３４が設けられており、この現像装置側メモリ３４に書き込まれた耐久状況を示す情報を画像形成装置１００Ｃ側で読み出し可能になっている。そして、現像装置側メモリ３４から読み出した耐久状況を示す情報に応じて現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との各々に独立に印加される直流バイアス値を変化させることができる。又、現像装置２は画像形成装置１００Ｃの本体から着脱交換可能なカートリッジとされている。
【００８６】
即ち、本実施例によれば、現像装置２の耐久状況を示す情報として、画像形成装置の累積画像情報（ここでいう画像情報とは、記録材４０上に作成された画像の総画素数）を用いる。そして、累積画像情報から記録材４０上への画像形成に使用された現像剤の量を把握してＶｋｃｏｎｔを変更する。つまり、同じ現像剤残量を把握する場合、実施例２の構成では、現像装置２とは別に現像剤残量検知手段を設ける必要がある。そこで、本実施例では、記憶媒体内の情報と、実際の画像形成時の画像情報とから、現像剤使用量を計算して現像剤残量を把握する。これにより、実施例２の構成と比べて、より安価な構成で現像剤残量を把握することが可能となる。又、現像装置２の耐久状況を記録した現像装置側メモリ３４を現像装置２に設ける。これにより、画像形成装置１００Ｃの本体の電源を入れなくても、現像装置側メモリ３４の記録内容を読み出せる装置のみを用意することで、容易に現像装置２の耐久状況を把握することが可能となる。更に、現像装置２の耐久状況を記録した現像装置側メモリ３４を現像装置に設けた上で、現像装置２を画像形成装置１００Ｃの本体から着脱交換可能とする。これにより、新品ではなく使用途中の現像装置２を画像形成装置１００Ｃに取り付けた場合でも、Ｖｃｏｎｔへ影響を及ぼすことなく、現像装置２の耐久初期と同量の現像剤を現像剤供給ローラー１９から現像ローラー１７に供給することが可能となる。
【００８７】
実施例４
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成は図５に示す実施例２の画像形成装置１００Ｂと同じである。本実施例では、更に実施例１と同様に現像装置の累積駆動時間を検知できるようになっている。
【００８８】
即ち、本実施例では、実施例２と同様に、現像剤残量検知手段４４からの出力パルスの幅Ｔによって現像剤残量を検知するようになっている。そして、画像形成装置１００Ｂに設けられたメモリ２６には、現像剤残量検知手段４４の出力パルスの幅Ｔから求められた現像剤残量に係る情報が書き込まれる。
【００８９】
これと同時に、本実施例では、実施例１と同様に、現像モーター２５に具備されたエンコーダーからの出力値に基づき、現像ローラー１７、即ち、現像装置２の累積駆動時間も求められて、メモリ２６に書き込まれるようになっている。
【００９０】
尚、本実施例では、実施例２と同様にして光学式センサーによって直接的に現像剤残量を把握する。しかし、これに限定されるものではなく、例えば実施例３と同様にして信号処理回路３５によりビットマップデーターに処理された画素信号の内のＯＮ信号を加算した情報を用い、累積の現像剤使用量から現像剤残量を把握するようにしてもよい。
【００９１】
又、実施例３にて説明したように、現像装置２が画像形成装置本体に対して着脱可能である場合に、この現像装置２に現像装置側メモリを設けて、この現像装置側メモリに上記各情報を格納するようにしてもよい。
【００９２】
次に、実施例２と同様の構成を有する本実施例の画像形成装置１００Ｂにおいて、先ず、新品の現像装置２を用いて、次の条件でサンプルの通紙耐久試験を行った。つまり、Ｖｄｃ＝−３００［Ｖ］、Ｖｋ＝−４００［Ｖ］、即ち、Ｖｋｃｏｎｔ＝１００［Ｖ］として、Ｖｋｃｏｎｔが固定となる条件とした上で、上記実施例に対して印字率を減少させた、印字率１［％］のサンプルの通紙耐久試験を行った。図１４は、その時の現像装置２の累積駆動時間と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関を示す。
【００９３】
印字率を低下させたにも拘わらず、累積駆動時間が１０時間以上経過した場合、現像ローラー１７上の現像剤載り量が減少しており、このときの現像剤残量を測定したところ７０［％］であった。その後、累積駆動時間が１１時間経過し、現像ローラー１７上の現像剤載り量が減少した状態で全黒画像を出力し、マクベス社製の反射濃度計を用いて反射濃度を測定したところ、新品時に比べ反射濃度が０．４程度減少していた。
【００９４】
そこで、同じ構成を持つ新品の現像装置２を用意し、同じ印字率１［％］のサンプルを用いて通紙耐久試験を行い、累積駆動時間が１０時間経過した時点からＶｋｃｏｎｔ＝１５０［Ｖ］とした。これにより、現像装置２の累積駆動時間と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関は、図１５に示す結果となった。即ち、現像ローラー１７上の現像剤載り量が０．３７以下になることはなく、反射濃度の減少も０．２までに抑制できた。
【００９５】
次に、別の新品の現像装置２を用意し、先程と同様にＶｄｃ＝−３００［Ｖ］、Ｖｋ＝−４００［Ｖ］、即ち、Ｖｋｃｏｎｔ＝１００［Ｖ］とし、Ｖｋｃｏｎｔが固定となる条件とした上で、印字率を８［％］に上昇させてサンプルの通紙耐久試験を行った。図１６は、その時の現像装置２の累積駆動時間と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関を示す。
【００９６】
特に、累積駆動時間４時間以上になってから、現像ローラー１７上の現像剤載り量が減少しており、このときの現像剤残量を測定したところ４０％であった。その後、累積駆動時間が５時間経過し、現像ローラー１７上の現像剤載り量が減少した状態で全黒画像を出力し、マクベス社製の反射濃度計を用いて反射濃度を測定したところ、新品時に比べ反射濃度が０．６程度減少していた。
【００９７】
そこで、同じ構成を持つ新品の現像装置２を用意し、同じ印字率８［％］のサンプルを用いて通紙耐久試験を行い、累積駆動時間が４時間経過して現像剤残量が４０％以下となった時点からＶｋｃｏｎｔ＝１５０［Ｖ］とした。これにより、現像装置２の累積駆動時間と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関は、図１７に示す結果となった。即ち、現像ローラー１７上の現像剤載り量が０．４０以下になることはなく、反射濃度の減少も０．１までに抑制できた。
【００９８】
以上の結果を踏まえた本実施例の制御フローを図１８に示す。以下、各ステップについて説明する。
【００９９】
先ず、コントローラー２７は、画像形成装置１００Ｂが画像形成要求を受けたか否かを判別する（Ｓ４０１）。次に、コントローラー２７は、現像装置２の累積駆動時間が格納されたメモリ２６から該累積駆動時間を読み出し、該累積駆動時間が１０時間以上であるか否かを判別する（Ｓ４０２）。次に、コントローラー２７は、該累積駆動時間が１０時間以上である場合、Ｖｋｃｏｎｔが１５０［Ｖ］となるように第２の変圧器２４を設定する（Ｓ４０３）。或いは、コントローラー２７は、累積駆動時間に拘わらず、後述のＳ４０７の判断で現像剤残量検知手段の出力パルスのから計算される現像剤残量が４０％未満になった場合、Ｓ４０３でＶｋｃｏｎｔが１５０［Ｖ］となるように、第２の変圧器２４を設定する。次に、コントローラー２７は、所望のＶｋｃｏｎｔに設定できたところで画像形成を開始させる（Ｓ４０４）。コントローラー２７は、Ｓ４０４の画像形成に要した現像ローラー１７の駆動時間をカウントし、Ｓ４０２において読み出した累積駆動時間に今回の画像形成に要した駆動時間分を付加して、メモリ２６に書き込む（Ｓ４０５）。次に、コントローラー２７は、画像形成が終了したか否かを判別する（Ｓ４０６）。又、コントローラー２７は、Ｓ４０２の判断において累積駆動時間が１０時間未満の場合には、現像剤残量検知手段４４の出力パルスの幅Ｔから求められる現像装置２内の現像剤残量が４０％未満か否かを判別する（Ｓ４０７）。そして、コントローラー２７は、累積駆動時間が１０時間未満、且つ、現像剤残量が４０％以上の場合には、Ｖｋｃｏｎｔが１００［Ｖ］となるように第２の変圧器２４を設定する（Ｓ４０８）。
【０１００】
以上の流れに沿って制御を行うことで、印字率が変動して現像装置２の耐久が進んだ場合でも、累積駆動時間と現像剤残量の２つの耐久因子を用いることにより、画像濃度の低下を０．２以内に抑制することが可能となった。
【０１０１】
このように、本実施例では、画像形成装置１００Ｂは、現像装置２の耐久状況を示す情報として、現像ローラー１７、即ち、現像装置２の駆動時間、現像装置２内の現像残量、及び出力画像の画像情報のうちの少なくとも２つの情報が認識可能である。そして、この少なくとも２つの耐久状況を示す情報に基づき、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との各々に独立に印加される直流バイアス値を変化させる。本実施例では、現像装置２の耐久状況を示す情報として、現像装置２の駆動時間と、光学式センサーから成る現像剤残量検知手段によって直接的に検知された現像剤残量との２つの情報を用いた。上述のように、光学式センサー等によって直接的に検知される現像剤残量の情報の代わりに、画像情報から求められる現像剤残量の情報を用いることができる。或いは、画像情報から求められる現像剤残量の情報と、光学式センサー等によって直接的に検知される現像剤残量情報と、を用いて、例えば前者の情報を後者の情報で適宜補正するようにしてもよい。或いは、現像装置２の駆動時間の情報と、画像情報から求められる現像剤残量の情報と、光学式センサー等によって直接的に検知される現像剤残量情報との３つの情報を用いてもよい。
【０１０２】
即ち、本実施例によれば、現像装置２の耐久状況を示す情報として、現像装置２の累積駆動時間、現像剤残量、画像形成装置の累積画像情報の少なくとも２つの情報を用いて現像剤の劣化状況を判断する。このような複数の情報を参照することにより、現像剤の耐久劣化をより正確に把握することが可能となる。
【０１０３】
実施例５
次に、本発明に係る他の実施例について説明する。図１９は本実施例の画像形成装置１００Ｄの概略断面構成を示す。本実施例の画像形成装置１００Ｄの基本的な構成及び動作は実施例２と同じである。従って、実施例１の画像形成装置１００Ａのものと同一又はそれに相当する機能、構成を有する要素には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【０１０４】
本実施例では、画像形成装置１００Ｄは、図５に示す実施例２の画像形成装置１００Ｂの構成に追加して、画像濃度を測定するための画像濃度検知手段としての濃度センサー３８が設けられている。濃度センサー３８は、コントローラー２７と接続されている。
【０１０５】
図２０に示すように、濃度センサー３８は、ＬＥＤなどの発光素子３８１、フォトダイオード、ＣｄＳ等の受光素子３８２、及びホルダー３８３を有する。濃度センサー３８は、像担持体１０上に形成された画像濃度制御用の現像剤像（以下「パッチ」という。）Ｐに対して発光素子３８１からの光を照射し、又パッチＰからの反射光を受光素子３８２で受けることにより、パッチＰの濃度を測定する。本実施例では、濃度センサー３８は、像担持体１０上の現像剤像を検知する。
【０１０６】
次に、本実施例の画像形成装置１００Ｄにおいて、先ず、新品の現像装置２を用いて、次の条件でサンプルの通紙耐久試験を行った。つまり、Ｖｄｃ＝−３００［Ｖ］、Ｖｋ＝−４００［Ｖ］、即ち、Ｖｋｃｏｎｔ＝１００［Ｖ］として、Ｖｋｃｏｎｔが固定となる条件に設定した上で、印字率５［％］のサンプルの通紙耐久試験を行った。
【０１０７】
その結果、実施例２と同様の現像剤残量と現像ローラー１７上の現像剤載り量との相関が見られた。そして、現像剤残量が３０％まで減少し、現像ローラー１７上の現像剤載り量が０．３５まで減少した状態で、全黒画像を出力し、マクベス社製の反射濃度計を用いて反射濃度を測定したところ、実施例２と同様、新品時に比べ反射濃度が０．６程度減少していた。又、この時の画像濃度のセンサー出力特性に基づきコントローラー２７で換算した画像濃度の出力値は、新品時の７８％であった。
【０１０８】
従って、本実施例では、画像濃度の低下を抑制するために、所定駆動時間毎に画像濃度を測定する制御を組み込む。特に、本実施例では、この画像濃度を測定する制御を組み込む間隔は、現像特性を考慮し、現像装置２の駆動時間１時間毎とした。そして、該画像濃度が新品時の９５％を下回った時点で、現像濃度が新品時の濃度と同一になるようなＶｋｃｏｎｔを求めて画像濃度制御を行う。これにより、現像装置２の耐久が進んだ場合であっても、反射濃度の低下を０．１未満に抑制することができた。
【０１０９】
尚、本実施例では現像特性を考慮し、画像濃度を測定する間隔を上記の設定としたが、例えば現像装置２の駆動時間を基準として定められる画像濃度計測タイミングについては、用いる現像装置２の特性に応じて任意に設定することができる。又、従来の画像形成装置で行っている環境変動時、現像装置交換後、所定枚数の画像形成毎などの画像濃度調整タイミングに同期させて画像濃度制御を行っても構わない。即ち、基準とする情報としては、現像剤担持体（現像装置）の累積駆動時間、累積通紙枚数、現像剤残量等が挙げられる。
【０１１０】
次に、本実施例で用いた画像濃度制御方法について説明する。
【０１１１】
先ず、画像形成装置１００Ｄに設けられたコントローラー２７において、使用者が画像形成装置１００Ｄの使用を初めて開始した時点、又は前回の濃度制御を行った時点から現像装置２の連続駆動時間が１時間を超えた時に、画像濃度を測定する制御を行う。現像装置２の連続駆動時間は、実施例１と同様の方法で計測する。そして、画像濃度が新品時から９５％未満に低下し、且つ、現像装置２内の現像剤残量が１０％以上の場合、画像濃度制御を開始する。現像剤残量は、実施例２と同様の方法で計測する。
【０１１２】
次に、コントローラー２７は、メモリ２６から、現時点でのＶｋｃｏｎｔの設定値（以下「Ｖｋｃｏｎｔｏｌｄ」という。）、及び新品時の画像濃度であった目標画像濃度Ｄｍを読み出す。
【０１１３】
その後、コントローラー２７は、像担持体１０を一次帯電器１３を用いて一様に帯電させる。次に、コントローラー２７は、メモリ２６から画像濃度制御パターンを読み出し、該画像濃度制御パターンに基づき、露光装置１を発光させて、像担持体１０上の回転方向に沿って同一の画像データーでＰ１〜Ｐ５の５つのパッチＰの潜像を形成させる。
【０１１４】
これらのパッチＰの潜像は、現像装置２によってＶｃｏｎｔは一定のまま、Ｖｋｃｏｎｔを変化させてそれぞれ現像される。即ち、パッチＰ１の潜像はＶｋｃｏｎｔ１、パッチＰ２の潜像はＶｋｃｏｎｔ２、パッチＰ３の潜像はＶｋｃｏｎｔ３、パッチＰ４の潜像はＶｋｃｏｎｔ４、パッチＰ５の潜像はＶｋｃｏｎｔ５の各Ｖｋｃｏｎｔでそれぞれ現像される。ここで、これらのＶｋｃｏｎｔは、Ｖｋｃｏｎｔ１＜Ｖｋｃｏｎｔ２＜Ｖｋｃｏｎｔ３＜Ｖｋｃｏｎｔ４＜Ｖｋｃｏｎｔ５の関係を有する。これにより、図２１に示すように、パッチＰの潜像は、パッチＰ１〜Ｐ５として顕像化される。
【０１１５】
尚、画像濃度制御時の目標画像濃度Ｄｍが必ず上記Ｖｋｃｏｎｔ１〜Ｖｋｃｏｎｔ５で現像されたパッチＰ１〜Ｐ５の濃度範囲内に収まるよう考慮し、本実施例では、各Ｖｋｃｏｎｔは、次のように設定した。即ち、Ｖｋｃｏｎｔ１は、Ｖｋｃｏｎｔｏｌｄ−１００［Ｖ］とし、Ｖｋｃｏｎｔ５は、Ｖｋｃｏｎｔｏｌｄ＋２００［Ｖ］とした。勿論、本設定値は、用いる現像装置及び画像形成装置の特性において、目標画像濃度Ｄｍが、パッチ濃度ＤＰ１〜ＤＰ５の範囲内に収まるように設定できれば、別段制限されるものではなく、他の設定値を用いても構わない。
【０１１６】
次に、これらの顕像化されたパッチＰ１〜Ｐ５を、濃度センサー３８によってそれぞれ測定し、濃度測定値ＤＰ１〜ＤＰ５を、コントローラー２７を介してメモリ２６に書き込む。
【０１１７】
一方、像担持体１０に顕像化されたパッチＰ１〜Ｐ５は、濃度センサー３８による測定の後に、クリーニングユニット９によって清掃される。
【０１１８】
パッチＰ１〜Ｐ５の濃度測定値のメモリ２６への書き込みが終わると、コントローラー２７は、メモリ２６に保存された各パッチの濃度から、所定の目標画像濃度Ｄｍを得るために必要なＶｋｃｏｎｔ（以下「Ｖｋｃｏｎｔｎｅｗ」という。）を算出する。
【０１１９】
算出方法として、パッチＰ１〜Ｐ５を顕像化した際の各Ｖｋｃｏｎｔ（Ｖｋｃｏｎｔ１〜Ｖｋｃｏｎｔ５）と、該Ｖｋｃｏｎｔで生成されたパッチＰ１〜Ｐ５の各濃度ＤＰ（ＤＰ１〜ＤＰ５）との相関特性は、図２２のように示される。図示の例では、目標画像濃度Ｄｍは、Ｖｋｃｏｎｔ３とＶｋｃｏｎｔ４でそれぞれ形成されたパッチ濃度ＤＰ３とＤＰ４の間に収まっている。そのため、この場合には、目標画像濃度Ｄｍを得るためのＶｋｃｏｎｔｎｅｗは、下記のような直線補間の計算式によって求めることができる。
【０１２０】
Ｖｋｃｏｎｔｎｅｗ＝｛（Ｖｋｃｏｎｔ４−Ｖｋｃｏｎｔ３）／（ＤＰ４−ＤＰ３）｝×（Ｄｍ−ＤＰ３）＋Ｖｋｃｏｎｔ３
このようにして求めたＶｋｃｏｎｔｎｅｗの値を、以降の画像濃度制御条件成立までのＶｋｃｏｎｔとしてメモリ２６に書き込み、画像形成に用いる。
【０１２１】
以上の制御を用いて現像特性に直接フィードバックさせることで、常に画像濃度低下を０．１以下に抑制することができた。
【０１２２】
尚、本実施例では像担持体１０上のパッチの濃度をフィードバックさせるが、像担持体１０から転写された転写ベルト６上のパッチの濃度に基づいてフィードバックさせても構わない。或いは、画像形成装置の構成によっては、上記転写ベルト６に類する機能を有する中間転写体上に転写されたパッチの濃度、或いは最終的な記録材４０上に形成されたパッチの濃度に基づいてフィードバックさせても構わない。
【０１２３】
このように、本実施例では、画像形成装置１００Ｄは、通常の画像形成時の現像工程とは別に、画像形成装置１００Ｄからの指令に応じて、現像濃度調整用の画像データーに基づくパッチＰを像担持体１０上に現像する。又、画像形成装置１００Ｄは、該パッチの濃度情報を認識可能な濃度センサー３８を有する。そして、該濃度情報に基づき、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との各々に独立に印加される直流バイアス値を変化させる。又、本実施例では、現像ローラー１７と現像剤供給ローラー１９との各々に独立に印加される直流バイアス値を変化させるのは、現像装置２の耐久情報から現像濃度調整が必要と思われるタイミングに合わせて画像濃度検知を行った場合に限る。現像装置２の耐久情報としては、例えば、現像剤担持体（即ち、現像装置）の累積駆動時間、累積通紙枚数、現像剤残量等が挙げられる。
【０１２４】
即ち、本実施例によれば、現像装置２の特性変化を、画像濃度情報（ここでいう画像濃度情報とは、画像形成装置からの指令に応じて像担持体１０上に作成された濃度調整用の現像パッチの画像濃度情報）によって検知する。そして、該画像濃度情報に基づいて、Ｖｋｃｏｎｔを変更させる。このように、画像濃度を直接フィードバックさせＶｋｃｏｎｔを調整することで、あらゆる変動要因があっても現像ローラー１７上の現像剤量を一定に保つことが可能となり、常に安定した画像を出力することが可能となる。又、現像剤供給ローラー１９に印加するバイアスの変更を、現像装置２の耐久情報から現像濃度調整が必要と思われるタイミングに合わせて画像濃度検知を行った場合に限ることが好ましい。基準とする耐久情報は、例えば、上記現像剤担持体（即ち、現像装置）の累積駆動時間、累積通紙枚数、現像剤残量等である。これによって、現像濃度調整を必要最小限にできるため、画像形成装置１００Ｄのダウンタイム（調整動作等のために画像を出力できない時間）を抑制することが可能となる。
【０１２５】
以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。
【０１２６】
例えば、上記各実施例では、画像形成装置は、像担持体１０上の現像剤像を直接記録材４０に転写する。しかし、本発明は、中間転写体を介して現像剤像を記録材４０に転写する画像形成装置に適用することも可能であり、上記同様の効果を奏し得る。
【０１２７】
又、上記各実施例では現像剤供給ローラー１９へ印加するバイアスを現像装置２の耐久状況に応じ変化させる例を示した。しかし、これに限定されるものではなく、例えば、現像剤供給部材として機能する現像ブレード１８へバイアスの印加を行い、該バイアスを現像装置２の耐久状況に応じて変化させ、現像ローラー１７上の現像剤載り量を変更する構成としても構わない。
【０１２８】
更に、上記各実施例では、現像装置を１つ有する画像形成装置について説明したが、カラー画像形成装置に代表される、複数の現像装置を用いた画像形成装置において、各現像装置について、上記各実施例にて説明したように本発明を適用することができる。この場合も、各現像装置に関して、上記同様の効果を奏し得る。
【０１２９】
尚、上記実施例３では、画像形成装置本体に着脱可能なカートリッジとして、現像装置２は、単独で画像形成装置の本体から着脱可能なカートリッジ（現像カートリッジ）であるものとした。しかし、現像装置は、プロセスカートリッジとして画像形成装置の本体から着脱可能とされてもよい。本発明に従うプロセスカートリッジは、少なくとも像担持体と、像担持体に作用するプロセス手段としての現像手段及び現像剤格納部を備える現像装置と、が一体的にカートリッジ化されている。プロセスカートリッジは更に、プロセス手段としての帯電手段、クリーニング手段のうちの少なくとも１つが一体的にカートリッジ化されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。
【図２】現像ローラーの累積駆動時間と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の一例を示すグラフ図である。
【図３】現像ローラーの累積駆動時間と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の他の例を示すグラフ図である。
【図４】本発明の一実施例に従う画像形成装置の制御フローを示すフローチャート図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。
【図６】図５に示す画像形成装置が備える現像剤残量検知手段の残検出力特性の一例を示すグラフ図である。
【図７】現像剤残量検知手段の出力パルス幅と現像剤残量との相関特性の一例を示すグラフ図である。
【図８】現像装置内の現像剤残量と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の一例を示すグラフ図である。
【図９】現像装置内の現像剤残量と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の他の例を示すグラフ図である。
【図１０】本発明の他の実施例に従う画像形成装置の制御フローを示すフローチャート図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。
【図１２】図１１に示す画像形成装置からの現像装置着脱態様を説明するための模式図である。
【図１３】本発明の他の実施例に従う画像形成装置の制御フローを示すフローチャート図である。
【図１４】現像ローラーの累積駆動時間と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の一例を示すグラフ図である。
【図１５】現像ローラーの累積駆動時間と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の他の例を示すグラフ図である。
【図１６】現像ローラーの累積駆動時間と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の他の例を示すグラフ図である。
【図１７】現像ローラーの累積駆動時間と現像ローラー上の現像剤載り量との相関特性の他の例を示す図である。
【図１８】本発明の他の実施例に従う画像形成装置の制御フローを示すフローチャート図である。
【図１９】本発明の更に他の実施例に係る画像形成装置の概略断面構成図である。
【図２０】濃度センサーの概略断面構成図である。
【図２１】現像濃度制御において像担持体上に作成されるパッチ画像を説明するための模式図である。
【図２２】現像濃度制御の概念を説明するためのＶｋｃｏｎｔとパッチ濃度ＤＰとの相関特性を示すグラフ図である。
【図２３】従来の現像装置の一例を示す概略断面構成図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１          露光装置
２          現像装置
３          記録材カセット
４          記録材供給ローラー
５          レジストローラー
６          転写ベルト
７          転写ローラー
８          転写ベルト駆動ローラー
９          クリーニングユニット
１０        像担持体
１１        熱ローラー
１２        加圧ローラー
１３        一次帯電器
１４        転写ベルトクリーニングユニット
１５        記録材排出ローラー
１６        記録材排出トレイ
１７        現像ローラー
１８        現像ブレード
１９        現像剤供給ローラー
２０        現像剤格納部
２１        現像剤攪拌パドル
２２        現像剤攪拌パドル
２３        変圧器
２４        変圧器
２５        現像モーター
２６        メモリ
２７        コントローラー
２８        発光部
２９        残検窓
３０        残検窓
３１        受光部
３４        現像装置側メモリ
３５        信号処理回路
３６        加算回路
３８        濃度センサー
４０        記録材
４１        搬送ガイド
４２        直流電源
４３        直流電源
４４        現像剤残量検知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005354843.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0005354843.tif 000016
【図１６】
0005354843.tif 000017
【図１７】
0005354843.tif 000018
【図１８】
0005354843.tif 000019
【図１９】
0005354843.tif 000020
【図２０】
0005354843.tif 000021
【図２１】
0005354843.tif 000022
【図２２】
0005354843.tif 000023
【図２３】
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